計算機組成原理——指令流水線

1. 綜述

　　為提高CPU利用率，加快執(zhí)行速度，將指令分為若干個階段，可并行執(zhí)行不同指令的不同階段，從而多個指令可以同時執(zhí)行。在有效地控制了流水線阻塞的情況下，流水線可大大提高指令執(zhí)行速度。博客園知識庫：CPU流水線的探秘之旅

　　經(jīng)典的五級流水線：取址、譯碼/讀寄存器、執(zhí)行/計算有效地址、訪問內(nèi)存（讀或?qū)?#xff09;、結(jié)果寫回寄存器。鏈接：史上最經(jīng)典的5級流水線

　　流水線阻塞的情況有三種（baidu知道）：

　　1. 結(jié)構(gòu)相關(guān)：指令重疊執(zhí)行的過程中，硬件資源滿足不了指令重疊執(zhí)行的要求，發(fā)生資源沖突，這時將產(chǎn)生結(jié)構(gòu)相關(guān)。解決的辦法是增加硬件資源，如解決訪存沖突就采用指令Cache和數(shù)據(jù)Cache分離的哈弗結(jié)構(gòu)。

　　2. 數(shù)據(jù)相關(guān)：當一條指令需要前面某條指令的執(zhí)行結(jié)果，而兩者正在并行執(zhí)行的情況下，將產(chǎn)生數(shù)據(jù)相關(guān)。解決方式：數(shù)據(jù)重定向，或稱為旁路技術(shù)。

　　3. 控制相關(guān)：有跳轉(zhuǎn)語句、分支指令，或其他改變IP值的指令，將產(chǎn)生控制相關(guān)。解決方法：分支預測技術(shù)，投機執(zhí)行，延遲分支。

　　

　　若I1和I2數(shù)據(jù)相關(guān)，如I2需要I1的結(jié)果，則I2在其譯碼階段被阻塞，直到I1全部完成才恢復流動。

　　

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總結(jié)

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